Курсовая на тему Расчет насадки мартеновской печи

Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-07-02

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Имя

Выберите тип работы:

Принимаю Политику конфиденциальности

Скидка 25% при заказе до 29.1.2025

исходные данные к курсовому
№	п	tвверх	tдверх	tдниз	Wд	t	Q	% сод газ
69	1.1	1190	1560	710	0.78	1.13	137000	76

состав природного газа									состав мазута
СН4	С2Н6	С3Н8	С4Н10	С5Н12	СО2	Н2S	N2		Cp	Hp	Np	Op	Sp	Wp	Ap
92.2	0.8	0	1	0	0	0	6		86.5	10.5	0.3	0.3	0.3	1.8	0.3

низшая теплота сгорания простейших газов
Н2	СО	СН4	С2Н2	С2Н4	С2Н6	С3Н6	С3Н8	С4Н8	С4Н10	С5Н10	С5Н12	С6Н6	Н2S
10.75	12.64	35.7	56.4	59.6	63.5	86.6	91.1	113.7	118.6	138.5	146.1	147.2	23.4

расчетная часть
1. расчет горения природного газа
1.1 определяем теплоту сгорания природного газа

Qнрпрг =	Qнрсн4 ´	СН4 + Qнрс2н6 ×		С2Н6 +	Qнрс4н10 ´	С4Н10		МДж/м3

Qнрпрг =	35.7	´	0.92	+	63.5	´	0.01	+	118.6	´	0.01	=	34.61

1.2 теоретически необходимое и действительное кол-во воздуха
для 100 м3
состав га	содержа	химическая реакция горения			О2, м3	N2, м3	всего, м3
за	ние, %
СН4	92.2	СН4+2О2=СО2+2Н2О			10.15	229.1
С2Н6	0.8	С2Н6+3,5О2=2СО2+3Н2О			17.76
С4Н10	1	С4Н10+6,5О2=4СО2+5Н2О			32.99
N2	6	-
S	100	при п =	1	м3	60.9	229.1	290
		при п =	1.1	м3	66.99	252.01	319
		%			21	79	100

для сгорания 1м3 газа требуется следующее количество воздуха:

Lдвпрг =	319	/ 100 =	3.19	м3/кг

1.3 определяем количество и состав продуктов сгорания
для 100 м3
состав га	содержа	химическая реакция горения			СО2, м3	Н2О, м3	О2, м3	N2, м3	всего, м3
за	ние, %
СН4	92.2	СН4+2О2=СО2+2Н2О			97.8	383.6	6.7	25801
С2Н6	0.8	С2Н6+3,5О2=2СО2+3Н2О			195.6	575.4
С4Н10	1	С4Н10+6,5О2=4СО2+5Н2О			391.2	959
N2	6	-			-	-
S	100	при п =	1	м3	684.6	1918	6.7	25801	28410.3
		при п =	1.1	м3	753.06	2109.8	7.37	28381.1	31251.33
		%			2.41	6.75	0.02	90.82	100

при горении 100м3 газа образуется следующее количество продуктов сгорания:

Vпрг прсг	=	31251.33	/ 100 =	312.51		при 1м3	3.13

2. расчет горения мазута
2.1 определяем теплоту сгорания мазута

Qнрмаз =	339,1Ср +	1256Нр -	108,86(Ор-Sр) -		25(Wp+9Hp)

Qнрмаз =	29332.15	+	13188	-	0	-	2407.5	=	44.93	МДж/кг

2.2 теоретически необходимое и действительное кол-во воздуха
расчет теоретически необходимого и действительного количества воздуха для горения 100 кг мазута

состав	содержа-	молек.	кол-во	хим реакция		О2	N2	всего
мазута	ние, %	масса, кг	кмоль	горения				кмоль	м3
С	86.5	12	7.21	С+О2=СО2		24.36	91.64	116	69.6
Н	10.5	2	5.25	Н2+0,5О2=Н2О		12.18	45.82	58	34.8
S	0.3	32	0.01	S+O2=SO2		24.36	91.64	116	69.6
O	0.3	32	0.01	-		0.01	0.01	0.02	0.01
N	0.3	28	0.01	-		0.01	0.01	0.02	0.01
W	1.8	18	0.1	-		0.1	0.1	0.2	0.12
A	0.3	-	-	-
S	100
				при п =	1	61.02	229.22	290.24	174.14
				при п =	1.1	67.12	252.14	319.26	191.56
				%		21	79	100	100

для сгорания 1м3 мазута требуется следующее количество воздуха:

Lдвмаз =	191.56	/ 100 =	1.92	м3/кг

2.3 определяем количество и состав продуктов сгорания при сгорании 100 кг мазута

расчет количества и состав продуктов сгорания при горении 100 кг мазута

состав	содержа-	молек.	кол-во	хим реакция		СО2	Н2О	SO2	О2	N2	всего
мазута	ние, %	масса, кг	кмоль	горения		СО2	Н2О	SO2	О2	N2	кмоль	м3
С	86.5	12	7.21	С+О2=СО2		7.22					7.22	3.18
Н	10.5	2	5.25	Н2+0,5О2=Н2О			5.26				5.26	1.79
S	0.3	32	0.01	S+O2=SO2				0.02			0.02	0.01
O	0.3	32	0.01	-					61.02		61.02	19.53
N	0.3	28	0.01	-						229.22	229.22	64.18
W	1.8	18	0.1	-
A	0.3	-	-	-
S	100
				при п =	1	7.22	5.26	0.02	61.02	229.22	302.74	88.68
				при п =	1.1	7.94	5.79	0.02	67.12	252.14	333.01	97.55
				%		2.38	1.74	0.01	20.16	75.72	100	100

при сгорании 1кг мазута образуется следующее количество продуктов сгорания:

Vмаз прсг	=	97.55	/ 100 =	0.98	м3/кг


3. расчет горения 1 кг смеси
определяем плотность природного газа

rпрг =	16 СН4 + 30С2Н6 + 44С3Н8 + 58С4Н10 + 72С5Н12 + 28N2							кг/м3
		100 * 22,4

rпрг =	1475.2	+	24	+	0	+	58	+	0	+	168	=	1725.2

Qнр(т)прг =		Qнрпрг	=	3460.94	=	2.01	кДж/кг
		rпрг		1725.2

Lдв(т)прг =		Lдвпрг	=	3.19	=	0	м3/кг
		rпрг		1725.2

Vпрг(т)прсг =		Vпргпрсг	=	3.13	=	0	м3/кг
		rпрг		1725.2

	а -	доля природного газа
	в -	доля мазута

Qнрсм =	а * Qнр(т)прг + в * Qнрмаз =			0.76	*	2.01	+	0.24	*	44.93	=	12.31	кДж/кг


Lдвсм =	а * Lдв(т)прг + в * Lдвмаз =			0.76	*	0	+	0.24	*	1.92	=	0.46	м3/кг


Vпрсгсм =	а * Vпрг(т)прсг + в * Vпрсгмаз =			0.76	*	0	+	0.24	*	0.98	=	0.24	м3/кг


СО2см =	а * СО2прг + в * СО2маз =			0.76	*	2.41	+	0.24	*	2.38	=	2.4	%

Н2Осм =	а * Н2Опрг + в * Н2Омаз =			0.76	*	6.75	+	0.24	*	1.74	=	5.55	%

SO2см =	в * SO2маз =			0.24	*	0.01	=	0	%

О2cм =	а * О2прг + в * О2маз =			0.76	*	0.02	+	0.24	*	20.16	=	4.86	%

N2см =	а * N2прг + в * N2маз =			0.76	*	90.82	+	0.24	*	75.72	=	87.19	%

состав продуктов сгорания
СО2	Н2О	SO2	O2	N2	S
2.4	5.55	0	4.86	87.19	100

4. расчет калориметрической температуры горения
4.1 Определяем начальную энтальпию

І0 =	Qнрсм + iв'Vв		=	12.31	+	1709.67	*	5.11	=	482.55	кДж/м3
	Vпрсг					18.11

ІСО2 =	2.4	*	2727.79	=	65.56	кДж/м3		tк' =	1190	ºC
	100

ІН2О =	5.55	*	2104.38	=	116.75	кДж/м3
	100

ІО2 =	4.86	*	1790.52	=	86.94	кДж/м3
	100

ІN2 =	87.19	*	1688.22	=	1471.99	кДж/м3
	100

ітк' =	65.56	+	116.75	+	86.94	+	1471.99	=	435.31	кДж/м3
			4

ІСО2 =	2.4	*	3010.58	=	72.36	кДж/м3		tк'' =	1300	ºC
	100

ІН2О =	5.55	*	2328.01	=	129.15	кДж/м3
	100

ІО2 =	4.86	*	1966.06	=	95.46	кДж/м3
	100

ІN2 =	87.19	*	1857.74	=	1619.8	кДж/м3
	100

ітк'' =	72.36	+	129.15	+	95.46	+	1619.8	=	479.19	кДж/м3
			4

4.2 определяем калориметрическую температуру

tк =	tк' +	І0 - ітк'	100	=	1190	+	482.55	-	435.31	*	100	=	1297.65	ºC
		ітк'' -ітк'					479.19	-	435.31

4.3 действительная температура продуктов сгорания равна

tд =	hпир * tк =	0.95	*	1297.65	=	1232.77	ºC

5. Расчет поверхности нагрева регенератора
5.1 расчет водяного эквивалента
5.1.1 расход природного газа

Vсг =	Q * a		=	137000	*	0.76	=	0.84	м3/с
	3600 * Qнрпрг			3600 *	34.61

5.1.2 расход мазута

Vсм =	Q * в		=	137000	*	0.24	=	0.2	кг/с
	3600 * Qнрмаз			3600 *	44.93

5.1.3 расход воздуха

Vв =	Vсг * Lдвпрг +		Vсм * Lдвмаз =		0.84	*	3.19	+	0.2	*	1.92	=	3.06	м3/с

5.1.4 водяной эквивалент воздуха

W'в =	Vв * с * t * 3600 =		3.06	*	1.44	*	1.13	* 3600 =	17897.25	кДж/пер*К

5.2 расчет среднего коэффициента теплопередачи
5.2.1 коэффициент теплоотдачи конвекцией

aкверх =	1,6 * Wо0,5 * (tдверх + 273)^0,25 * d^-0,33 =					1,6 *	0.88	(	1560	+	273)^0,25 * 0,2^-0,33 =		15.73	Вт/м2К

aкниз =	1,6 * Wо0,5 * (tдниз + 273)^0,25 * d^-0,33 =					1,6 *	0.88	(	710	+	273)^0,25 * 0,2^-0,33 =		13.46	Вт/м2К

5.2.2 приведенная толщина слоя СО2

С = Рсо2 * S =		98.1	*	0.2	*	0.02	=	0.47	кН/м

5.2.3 приведенная толщина слоя Н2О

С = РН2О * S =		98.1	*	0.2	*	0.06	=	1.09	кН/м

5.2.4 удельная интенсивность излучения СО2 и Н2О при t1верх

q1верх = q1co2 + q1н2о =			15100	+	9300	=	24400	Вт/м2

5.2.5 коэффициент теплоотдачи конвекцией при t2

aк2верх =	1,6 * Wо0,5 * (t2верх + 273)^0,25 * d^-0,33 =					1,6 *	0.88	(	1410	+	273)^0,25 * 0,2^-0,33 =		15.39	Вт/м2К

aк2низ =	1,6 * Wо0,5 * (t2низ + 273)^0,25 * d^-0,33 =					1,6 *	0.88	(	560	+	273)^0,25 * 0,2^-0,33 =		12.91	Вт/м2К

5.2.6 удельная интенсивность излучения СО2 и Н2О при t2верх

q2верх = q2co2 + q2н2о =			12733	+	6800	=	19533	Вт/м2

5.2.7 коэффициент теплоотдачи излучением

aизлверх =	4 * (q1верх - q2верх)		=	4 * (	24400	-	19533	) =	19468	=	22.38	Вт/м2К
	5,8 * (t1верх - t2верх)			5,8 * (	1560	-	1410	)	870

5.2.8 удельная интенсивность излучения СО2 и Н2О при t1низ

q1низ = q1co2 + q1н2о =			2100	+	2100	=	4200	Вт/м2

5.2.9 удельная интенсивность излучения СО2 и Н2О при t2низ

q2низ = q2co2 + q2н2о =			1000	+	1700	=	2700	Вт/м2

5.2.10 коэффициент теплоотдачи излучением

aизлниз =	4 * (q1низ - q2низ)		=	4 * (	4200	-	2700	) =	16800	=	19.31	Вт/м2К
	5,8 * (t1низ - t2низ)			5,8 * (	710	-	560	)	870

5.2.11 Для верха насадки

aверх =	aкверх	+	aизлверх =	15.73	+	22.38	=	38.1	Вт/м2К	=	137.17	кДж/м2К

5.2.12 Для низа насадки

aниз =	aкниз	+	aизлниз =	13.46	+	19.31	=	32.77	Вт/м2К	=	117.96	кДж/м2К

5.3 расход топлива

Vст =	Q		=	137000		=	3.09	кг/с
	3600 * Qнрсм			3600 *	12.31

5.3.1 секундное количество продуктов сгорания с учетом выделения газов из ванны, выбивания газов из рабочего пространства и подсоса воздуха

Vспрсг =	1,2 * Vпрсгсм * Vст =			1,2 *	0.24	*	3.09	=	0.87	м3/с

5.4 число ячеек

Z =	Vспрсг	=	0.87		=	28.01	ячеек
	Wд * d2		0.78	* 0,2 ^2

5.5 живое сечение насадки

Sж = d2 * Z =		0,2^2 *	28.01	=	1.12	м2

5.6 скорость движения воздуха в насадке

Wов =	Vв	=	3.06	=	2.73	м/с
	Sж		1.12

5.7 коэффициент теплоотдачи конвекцией для верха

a'кверх =	1,6 * Wов0,5 * (tвверх + 273)^0,25 * d^-0,33 =					1,6 *	1.65	* (	1190	+	273 )^0,25*0,2^-0,33 =		27.79	=	100.06	кДж/м2К

5.8 коэффициент теплоотдачи конвекцией для низа

a'книз =	1,6 * Wов0,5 * (tвниз + 273)^0,25 * d^-0,33 =					1,6 *	1.65	* (	50	+	273 )^0,25*0,2^-0,33 =		19.05	=	68.59	кДж/м2К

5.9 коэффициент температуропроводности

а =	l	=	7.32		=	0	м2/ч
	с *r		1099.67	2050

5.10 критерий фурье

F0 =	4 * a * tп	=	4 *	0	*	7.5	=	0
	d2			0.02

5.11 аккумулирующая способность кирпича насадки

qак =	d * с * r * hак * j		=	0,15 *	1099.67	*	2050	*	0.38	* 2,5	=	161028.39	кДж/м2перК
	2					2

5.12 коэффициент теплоотдачи для верха

Кверх =	1					=	1									=
	1	+	1	+	1		1			+	1	+	1
	aверх *t		Qак		a'верх *t		137.17	*	1.13		161028.39		100.06	*	1.13

=	1					=	1					=	65.35	кДж/м2перК
	1	+	1	+	1		0.01	+	0	+	0.01
	155		161028.39		113.06

5.13 коэффициент теплоотдачи для низа

Книз =	1					=	1									=
	1	+	1	+	1		1			+	1	+	1
	aниз *t		Qак		a'низ *t		117.96	*	1.13		161028.39		68.59	*	1.13

=	1					=	1					=	48.99	кДж/м2перК
	1	+	1	+	1		0.01	+	0	+	0.01
	133.3		161028.39		77.5

5.14 средний коэффициент теплоотдачи

Кср =	Кверх + Книз		=	65.35	+	48.99	=	57.17	кДж/м2перК
	2				2

5.15 расчет среднего перепада температур

DТср =	(t'д - t'в)+(t''д - t''в)		=	(	1560	-	50	) + (	710	-	1190	) =	515	ºС
	2			2

5.16 расчет поверхности нагрева воздушной насадки

Fв =	W'в (t''в - t'в)		=	17897.25	* (	1190	-	50	) =	692.95	м2
	Кср * Dtср				57.17	*	515

6. Расчет основных параметров регенератора
6.1 удельная поверхность нагрева

f =	2	+	1,5 * d * d		=	2	+	1,5 * 0,2 * 0,15		=	5.71	+	3.67	=	9.39	м2/м3
	d + d		(d + d)2 * hк			0,2 + 0,15		(0,2 + 0,15)^2 * 0,1

6.2 объем воздушной насадки

V =	Fв	=	692.95	=	73.81	м3
	f		9.39

6.3 высота насадки

Hв =	V		=	73.81			=	21.51	м
	Z * (d + d)2			28.01	* (0,2 + 0,15)^2

Bukvasha